ISO 7539-9:2003
(Main)Corrosion of metals and alloys — Stress corrosion testing — Part 9: Preparation and use of pre-cracked specimens for tests under rising load or rising displacement
Corrosion of metals and alloys — Stress corrosion testing — Part 9: Preparation and use of pre-cracked specimens for tests under rising load or rising displacement
ISO 7539-9:2003 covers procedures for designing, preparing and using pre-cracked specimens for investigating the susceptibility of metal to stress corrosion cracking by means of tests conducted under rising load or rising displacement. The term "metal" includes alloys. Because of the need to confine plasticity to the crack tip, pre-cracked specimens are not suitable for the evaluation of thin products such as sheet or wire and are generally used for thicker products including plate, bar and forgings. They can also be used for parts joined by welding. A particular advantage of pre-cracked specimens is that they allow data to be acquired from which critical defect sizes, above which stress corrosion cracking may occur, can be estimated for components of known geometry subjected to known stresses. They also enable rates of stress corrosion crack propagation to be determined. A principal advantage of the test is that it takes into account the potential impact of dynamic straining on the threshold for stress corrosion cracking.
Corrosion des métaux et alliages — Essais de corrosion sous contrainte — Partie 9: Préparation et utilisation des éprouvettes préfissurées pour essais sous charge croissante ou sous déplacement croissant
L'ISO 7539-9:2003 couvre les procédures de définition, de préparation et d'utilisation d'éprouvettes préfissurées servant à évaluer la sensibilité d'un métal à la corrosion sous contrainte à l'aide d'essais sous charge croissante ou sous déplacement croissant. Le terme «métal» inclut également les alliages. Comme il est nécessaire de maintenir la plasticité en fond de fissure, les éprouvettes préfissurées ne se prêtent pas à l'évaluation des produits minces tels que les tôles minces et les fils, et sont généralement utilisées pour des produits plus épais tels que les tôles fortes, les barres et les pièces forgées. Elles peuvent aussi être utilisées pour des pièces assemblées par soudage. Les éprouvettes préfissurées présentent l'avantage de permettre l'acquisition de données dont on peut déduire les tailles critiques de défaut au-delà desquelles une fissuration par corrosion sous contrainte peut se produire au niveau de pièces de géométrie connue soumises à des efforts connus. Ces éprouvettes permettent également de déterminer la vitesse de propagation des fissures de corrosion sous contrainte. L'essai a pour principal avantage de prendre en compte l'effet potentiel de la déformation dynamique sur la limite de fissuration par corrosion sous contrainte.
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 7539-9
First edition
2003-04-01
Corrosion of metals and alloys — Stress
corrosion testing —
Part 9:
Preparation and use of pre-cracked
specimens for tests under rising load or
rising displacement
Corrosion des métaux et alliages — Essais de corrosion sous
contrainte —
Partie 9: Préparation et utilisation des éprouvettes préfissurées pour
essais sous charge croissante ou sous déplacement croissant
Reference number
ISO 7539-9:2003(E)
©
ISO 2003
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but
shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In
the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
© ISO 2003
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
Contents Page
Foreword. iv
1 Scope. 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Principle . 2
5 Specimens . 3
6 Initiation and propagation of fatigue cracks .16
7 Procedure. 18
8 Test report. 23
Annex A (informative) Determination of a suitable displacement rate for determining K from
ISCC
constant displacement rate tests . 24
Annex B (informative) Determination of crack growth velocity. 25
Annex C (informative) Information on indirect methods for measuring crack length. 26
© ISO 2003 — All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 7539-9 was prepared by Technical Committee ISO/TC 156, Corrosion of metals and alloys.
ISO 7539 consists of the following parts, under the general title Corrosion of metals and alloys — Stress
corrosion testing:
Part 1: General guidance on testing procedures
Part 2: Preparation and use of bent-beam specimens
Part 3: Preparation and use of U-bend specimens
Part 4: Preparation and use of uniaxially loaded tension specimens
Part 5: Preparation and use of C-ring specimens
Part 6: Preparation and use of pre-cracked specimens for tests under constant load or constant
displacement
Part 7: Slow strain rate testing
Part 8: Preparation and use of specimens to evaluate weldments
Part 9: Preparation and use of pre-cracked specimens for tests under rising load or rising displacement
iv © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 7539-9:2003(E)
Corrosion of metals and alloys — Stress corrosion testing —
Part 9:
Preparation and use of pre-cracked specimens for tests under
rising load or rising displacement
1 Scope
1.1 This part of ISO 7539 covers procedures for designing, preparing and using pre-cracked specimens for
investigating the susceptibility of metal to stress corrosion cracking by means of tests conducted under rising
load or rising displacement. Tests conducted under constant load or constant displacement are dealt with in
ISO 7539-6.
The term “metal” as used in this part of ISO 7539 includes alloys.
1.2 Because of the need to confine plasticity to the crack tip, pre-cracked specimens are not suitable for the
evaluation of thin products such as sheet or wire and are generally used for thicker products including plate,
bar and forgings. They can also be used for parts joined by welding.
1.3 Pre-cracked specimens may be stressed quantitatively with equipment for application of a
monotonically increasing load or displacement at the loading points.
1.4 A particular advantage of pre-cracked specimens is that they allow data to be acquired from which
critical defect sizes, above which stress corrosion cracking may occur, can be estimated for components of
known geometry subjected to known stresses. They also enable rates of stress corrosion crack propagation to
be determined.
1.5 A principal advantage of the test is that it takes into account the potential impact of dynamic straining on
the threshold for stress corrosion cracking.
1.6 At sufficiently low loading rates, the K determined by this method can be less than or equal to that
ISCC
obtained by constant load or displacement methods and can be determined more rapidly.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 7539-1:1987, Corrosion of metals and alloys — Stress corrosion testing — Part 1: General guidance on
testing procedures
1)
ISO 7539-6:— , Corrosion of metals and alloys — Stress corrosion testing —Part 6: Preparation and use of
pre-cracked specimens for tests under constant load or constant displacement
1) To be published. (Revision of ISO 7539-6:1989)
© ISO 2003 — All rights reserved 1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
2)
ISO 7539-7:— , Corrosion of metals and alloys — Stress corrosion testing — Part 7: Slow strain rate testing
ISO 11782-2:1998, Corrosion of metals and alloys — Corrosion fatigue testing — Part 2: Crack propagation
testing using precracked specimens
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 7539-6 as well as the following
apply.
3.1
rate of change of crack opening displacement at loading plane
V
LL
deflection at the loading point access measured over a fixed period
3.2
stress intensity factor at crack initiation
K
I-init
stress intensity applied at the commencement of measurable crack growth
3.3
range of stress intensity factor
∆K , in fatigue
f
algebraic difference between the maximum and minimum stress intensity factors in a cycle
3.4
displacement rate
dq/dt
rate of increase of the deflection either measured at the loading point axis or away from the loading line
4 Principle
4.1 The use of pre-cracked specimens acknowledges the difficulty of ensuring that crack-like defects,
introduced during either manufacture or subsequent service, are totally absent from structures. Furthermore,
the presence of such defects can cause a susceptibility to stress corrosion cracking, which in some materials
(e.g. titanium) may not be evident from tests on smooth specimens under constant load. The principles of
linear elastic fracture mechanics can be used to quantify the stress situation existing at the crack tip in a pre-
cracked specimen or structure in terms of the plane strain-stress intensity.
4.2 The test involves subjecting a specimen, in which a crack has been developed from a machined notch
by fatigue, to an increasing load or displacement during exposure to a chemically aggressive environment.
The objective is to quantify the conditions under which environmentally-assisted crack extension can occur in
terms of the threshold stress intensity for stress corrosion cracking, K , and the kinetics of crack
ISCC
propagation.
4.3 Tests may be conducted in tension or in bending. The most important characteristic of the test is the
low loading/displacement rate that is applied.
4.4 Because of the dynamic straining which is associated with this method, the data obtained may differ
from those obtained for pre-cracked specimens with the same combination of environment and material when
the specimens are subjected to static loading only.
2) To be published. (Revision of ISO 7539-7:1989)
2 © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
4.5 The empirical data can be used for design or life prediction purposes in order to ensure either that the
stresses within large structures are insufficient to promote the initiation of environmentally-assisted cracking at
whatever pre-existing defects may be present or that the amount of crack growth which would occur within the
design life or inspection periods can be tolerated without the risk of unstable failure.
4.6 Stress corrosion cracking is influenced by both mechanical and electrochemical driving forces. The
latter can vary with crack depth, opening or shape because of variations in crack-tip chemistry and electrode
potential and may not be uniquely described by the fracture mechanics stress intensity factor.
4.7 The mechanical driving force includes both applied and residual stresses. The possible influence of the
latter should be considered in both laboratory testing and application to more complex geometries. Gradients
in residual stress in a specimen may result in non-uniform crack growth along the crack front.
4.8 K is a function of the environment, which should simulate that in service, and of the conditions of
ISCC
loading.
5 Specimens
5.1 General
5.1.1 A wide range of standard specimen geometries of the type used in fracture toughness tests may be
used. Those most commonly used are described in ISO 7539-6. The particular type of specimen used will be
dependent upon the form, the strength and the susceptibility to stress corrosion cracking of the material to be
tested and also on the objective of the test.
5.1.2 A basic requirement is that the dimensions be sufficient to maintain predominantly triaxial (plane
strain) conditions in which plastic deformation is limited in the vicinity of the crack tip. Experience with fracture
toughness testing has shown that for a valid K measurement, both the crack length, a, and the thickness, B,
lc
shall be not less than
2
K
Ic
2,5
R
p0,2
and that, where possible, larger specimens where both a and B are at least
2
K
Ic
4
R
p0,2
shall be used to ensure adequate constraint.
From the view of fracture mechanics, a minimum thickness from which an invariant value of K is obtained
ISCC
cannot currently be specified. The presence of an aggressive environment during stress corrosion may reduce
the extent of plasticity associated with fracture and hence the specimen dimensions needed to limit plastic
deformation. However, in order to minimize the risk of inadequate constraint, it is recommended that similar
criteria to those employed during fracture toughness testing used regarding specimen dimensions, i.e. both a
and B shall be not less than
2
K
I
2,5
R
p0,2
© ISO 2003 — All rights reserved 3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
and preferably shall be not less than
2
K
I
4
R
p0,2
where K is the stress intensity to be applied during testing, in MPa/m.
I
As a test for its validity, the threshold stress intensity value eventually determined shall be substituted for K in
I
the first of these expressions.
5.1.3 If the specimens are to be used for the determination of K , the initial specimen size shall be
ISCC
based on an estimate of the K of the material (in the first instance, it being better to over-estimate the
ISCC
K value and therefore use a larger specimen than may eventually be found necessary). Where the service
ISCC
application involves the use of material of insufficient thickness to satisfy the conditions for validity, it is
permissible to test specimens of similar thickness, provided that it is clearly stated that the threshold intensity
value obtained, K , is of relevance only to that specific application. Where it is required to determine
QSCC
stress corrosion crack growth behaviour as a function of stress intensity, the specimen size should be based
on an estimate of the highest stress intensity at which crack growth rates are to be measured.
5.1.4 A wide choice of specimen geometries is available to suit the form of the test material, the
experimental facilities available and the objectives of the test. Two basic types of specimen can be used
a) those intended for being loaded by means of a tensile force;
b) those intended for being loaded by means of a bending force.
This means that crack growth can be studied under either bend or tension loading conditions. The specimens
can be used for either the determination of K by the initiation of a stress corrosion crack from a pre-
ISCC
existing fatigue crack using a series of specimens and for measurements of crack growth rates. Since the
specimens are loaded during exposure to the test environment, the risk of unnecessary incubation periods is
avoided.
5.1.5 Crack length measurements can be readily made with a number of continuous monitoring methods
such as the electrical resistance technique.
5.1.6 Bend specimens can in principle be tested in relatively simple cantilever beam equipment but
specimens subjected to tension loading require a tensile test machine.
5.2 Specimen design
5.2.1 The specimens can be subjected to either tension or bend loading. Depending on the design, tension
loaded specimens can experience stresses at the crack tip which are predominantly tensile (as in remote
tension types such as the centre-cracked plate) or contain a significant bend component (as in crackline
loaded types such as compact tension specimens). The presence of significant bending stress at the crack tip
can adversely affect the crack path stability during stress corrosion testing and can facilitate crack branching
in certain materials. Bend specimens can be loaded in 3-point, 4-point or cantilever bend fixtures.
5.2.2 The occurrence of crackline bending with an associated tendency for crack growth out of plane can be
curbed by the use of side grooves.
5.2.3 A number of specimen geometries have specific advantages, which have caused them to be
frequently used for rising load/displacement stress corrosion testing. These include:
a) compact tension (CTS) specimens, which minimize the material requirement;
b) cantilever bend specimens, which are easy to machine and inexpensive to test;
4 © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
c) C-shaped specimens, which can be machined from thick walled cylinders in order to study the radial
propagation of longitudinally oriented cracks.
Details of standard specimen designs for each of these types of specimen are given in Figures 1 to 3.
5.2.4 If required, e.g. if fatigue crack initiation and/or propagation is difficult to control satisfactorily, a
chevron notch configuration as shown in Figure 4 may be used. If required, its included angle may be
increased from 90° to 120°.
5.2.5 Where it is necessary to measure crack opening displacements, knife edges for the location of
displacement gauges can be machined into the mouth of the notch, as shown in Figure 5a). Alternatively,
separate knife edges can either be screwed or glued on to the specimen at opposite sides of the notch, as
shown in Figure 5b). Details of a suitable tapered beam displacement gauge are given in Figure 6.
5.3 Stress intensity factor considerations
5.3.1 It can be shown, using elastic theory, that the stress intensity, K, acting at the tip of a crack in
I
specimens or structures of various geometries can be expressed by relationships of the form
K=×Qaσ×
I
where
Q is a dimensionless geometrical constant;
σ is the applied stress in MPa;
a is the crack length in metres.
5.3.2 The solutions for K for specimens of particular geometry and loading method can be established by
I
means of finite element stress analysis, or by either experimental or theoretical determinations of specimen
compliance.
5.3.3 K values can be calculated by means of a dimensionless stress intensity coefficient, Y, related to
l
crack length expressed in terms of a/W through relationship of the form
YP
K =
I
B W
for compact tension and C-shaped specimens, where W is the width of the specimen in metres and P the
applied load.
5.3.4 Where it is necessary to use side-grooved specimens in order to curb crack branching tendencies,
etc., shallow side grooves (usually 5 % of the specimen thickness on both sides) can be used. Either semi-
circular or 60° V-grooves can be used, but it should be noted that even with semi-circular side grooves of up
to 50 % of the specimen thickness, it is not always possible to maintain the crack in the desired plane of
extension. Where side grooves are used, the effect of the reduced thickness, B , due to the grooves on the
n
stress intensity can be taken into account by replacing B with BB in the above expression. However, the
n
influence of side grooving on the stress intensity factor is far from established and correction factors should be
treated with caution, particularly if deep side grooves are used.
5.3.5 Solutions for Y for specimens with geometries which are often used for stress corrosion testing are
given in Figures 7 to 9.
© ISO 2003 — All rights reserved 5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
Dimensions in millimetres
Width = W
Thickness, B = 0,5 W
Notch width, N = 0,065 W maximum (if W > 25 mm) or 1,5 mm maximum (if W u 25 mm)
Effective notch length, l = 0,25 W to 0,45 W
Effective crack length, a = 0,45 W to 0,55 W
Figure 1 — Proportional dimensions and tolerances for cantilever bend test pieces
6 © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
Dimensions in millimetres
Net width = W
Total width, C = 1,25 W minimum
Thickness, B = 0,5 W
Half height, H = 0,6 W
Hole diameter, D = 0,25 W
Half distance between hole outer edges, F = 1,6 D
Notch width, N = 0,065 W maximum
Effective notch length, l = 0,25 W to 0,40 W
Effective crack length, a = 0,45 W to 0,55 W
Figure 2 — Proportional dimensions and tolerances for compact tension test pieces
© ISO 2003 — All rights reserved 7
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
Dimensions in millimetres
Net width = W
Thickness B = 0,50 W ± 0,01 W
Axis of holes to tangent to inner radius, X = 0,50 W ± 0,005 W
Notch width, N = 1,5 mm minimum (0,1 W maximum)
Notch width, I = 0,3 W
Axis of holes to face of specimen, Z = 0,25 W ± 0,01 W
Axis of holes toouter surface, T = 0,25 W ± 0,01 W
Diameter of holes, D = 0,25 W ± 0,005 W
NOTE All surfaces should be perpendicular and parallel, as applicable, to within 0,002 W TIR and “E” surfaces
perpendicular to “Y” surfaces to within 0,02 W TIR:
Figure 3 — Proportional dimensions and tolerances for C-shaped test pieces
8 © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
Dimensions in millimetres
a
Mill with 60° cutter, notch root radius 0,3 maximum for all test piece sizes.
Figure 4 — Chevron notch
© ISO 2003 — All rights reserved 9
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
a) Integral type
b) Screw-on type
NOTE Provided adequate strength can be assured, the above knife edges may be fixed using adhesive.
Figure 5 — Knife edges for location of displacement gauges
10 © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
Dimensions in millimetres
a) Displacement gauge mounted on a test piece
b) Dimensions of beams
© ISO 2003 — All rights reserved 11
---------------------- Page: 15 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
c) Bridge measurement circuit
a
This dimension should be 3,8 × the minimum initial gauge length
b
Beam thickness taper 0,5 to 0,8
NOTE Strain gauges and materials should be selected to suit the test environment.
Figure 6 — Details of tapered beam displacement gauge
YP
K =
I
BW
3
1 a
where Y=−6, 21 1+ in the case where S = 1,5 W
3
W
a
1−
W
NOTE This expression was originally derived from the combined techniques of stress analysis and compliance and
a
although its inaccuracy and validity limits are not well-defined, it has been used over the range 0, 2uu 0, 6 . For greatest
W
confidence, it is recommended that an emprical compliance be used.
Figure 7 — Stress intensity solution for cantilever bend specimen
12 © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 16 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
YP
K =
I
BW
a
2 +
23 4
aa a a
W
where Y= 0,886+ 4,64−+−13,32 14,72 5,6
3
WW W W
a
1−
W
a
NOTE The inaccuracy of this expression is considered to be no greater than ± 0,5 % over the range 0, 2uu1, 0 .
W
Figure 8 — Stress intensity solution for compact tension specimen
© ISO 2003 — All rights reserved 13
---------------------- Page: 17 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
YP
K =
I
B W
35 7 9
aa a a a X a ar
1
where Y=−18,23 106,2+ 397,7− 582,0 369,1× 1+ 1,54+ 0,5× 1+ 0,221− 1−
WW W W W W W W r
2
a
NOTE The inaccuracy of this expression is considered to be no greater than 1 % over the range 0, 45uu 0, 55 .
W
a X r
1
However, it can be used over the wider range 0, 3uu 0, 7 when 00uu,7 and 01uu in which case the accuracy is
W W r
2
believed to be no greater than 2 %.
Figure 9 — Stress intensity solution for C-shaped specimen
5.4 Specimen preparation
5.4.1 Residual stresses can have an influence on stress corrosion cracking. The effect can be significant
when test specimens are removed from material in which complete stress relief is impractical, such as
weldments, as-quenched materials and complex forged or extruded shapes. Residual stresses superimposed
on the applied stress can cause the localized crack-tip stress intensity factor to be different from that
computed solely from externally applied loads. The presence of significant residual stress, often in the form of
irregular crack growth, namely excessive crack front curvature or out-of-plane crack growth, generally
indicates that residual stresses are affecting behaviour. Measurement of residual stress is desirable.
5.4.2 Specimens of the required orientation (see Figure 10) shall, where possible, be machined in the fully
heat-treated condition. For specimens in material that cannot easily be completely machined in the fully heat-
treated condition, the final heat treatment may be given prior to the notching and finishing operations provided
that at least 0,5 mm per face is removed from the thickness at this finish machining stage. However, heat
treatment may be carried out on fully machined specimens in cases in which heat treatment will not result in
detrimental surface conditions, residual stress, quench cracking or distortion.
14 © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 18 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
5.4.3 After machining, the specimens shall be fully degreased in order to ensure that no contamination of
the crack tip occurs during subsequent fatigue pre-cracking or stress corrosion testing. In cases where it is
necessary to attach electrodes to the specimen by soldering or brazing for crack monitoring by means of
electrical resistance measurements, the specimens shall be fully degreased following this operation prior to
pre-cracking in order to remove traces of remnant flux.
5.5 Specimen identification
Specimen identification marks may be stamped or scribed on either the face of the specimen bearing the
notch or on the end faces parallel to the notch.
a) Basic fracture plane identification: rectangular section
1) Radial grain flow — Axial working direction 2) Axial grain flow — Radial working direction
b) Basic fracture plane identification: cylindrical sections
© ISO 2003 — All rights reserved 15
---------------------- Page: 19 ----------------------
ISO 7539-9:2003(E)
c) Non-basic fracture plane identification
a
Grain flow
Figure 10 — Fracture plane identification
6 Initiation and propagation of fatigue cracks
6.1 The machine used for fatigue cracking shall have a method of loading such that the stress distribution is
symmetrical about the notch and the inaccuracy in measurement of applied load is no greater than ± 2,5 %.
6.2 The environmental conditions applied during fatigue pre-cracking, as well as the stressing conditions,
can influence the subsequent behaviour of the specimen during stress corrosion testing. In some materials,
the introduction of the stress corrosion test environment during the pre-cracking operation promotes a change
from the normal ductile transgranular mode of fatigue cracking to one which more closely resembles stress
corrosion cracking. This may facilitate the subsequent initiation of stress corrosion cracking and lead to the
determination of conservative initiation values of K . However, unless facilities are available to commence
ISCC
stress corrosion testing immediately following the pre-cracking operation, corrodant remaining at the crack tip
may promote blunting due to corrosive attack. Furthermore, the repeatability of results may suffer when pre-
cracking is conducted in the presence of an aggressive environment, because of the greater sensitivity of the
corrosion fatigue fracture mode to the cyclic loading conditions. In addition, more elaborate facilities may be
needed for environmental control purposes during pre-cracking. For these reasons, it is recommended that,
unless agreed otherwise between the parties, fatigue pre-cracking be conducted in the normal laboratory air
environment.
6.3 The specimens shall be pre-cracked by fatigue loading with an R value in the range 0 to 0,1 until the
crack extends at least 2,5 % W or 1,25 mm beyond the notch at the side surfaces, whichever is greater. The
crack may be started at higher K values but, during the final 0,5 mm of crack extension, the fatigue pre-
I
cracking shall be completed at as low a maximum stress intensity as possible (below the expected K ).
ISCC
NOTE Load shedding procedures as described in ISO 11782-2 may be helpful when the K values are expected
ISCC
to be low.
6.4 The final length of the fatigue crack shall be such that
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 7539-9
Première édition
2003-04-01
Corrosion des métaux et alliages —
Essais de corrosion sous contrainte —
Partie 9:
Préparation et utilisation des éprouvettes
préfissurées pour essais sous charge
croissante ou sous déplacement
croissant
Corrosion of metals and alloys — Stress corrosion testing —
Part 9: Preparation and use of pre-cracked specimens for tests under
rising load or rising displacement
Numéro de référence
ISO 7539-9:2003(F)
©
ISO 2003
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 7539-9:2003(F)
PDF – Exonération de responsabilité
Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier
peut être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence
autorisant l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées
acceptent de fait la responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute
responsabilité en la matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.
Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du présent fichier PDF sont disponibles dans la rubrique General Info
du fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir
l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,
veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
© ISO 2003
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous
quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit
de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax. + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2003 — Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 7539-9:2003(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe . 2
5 Éprouvettes . 3
6 Amorçage et propagation de la fissure de fatigue . 16
7 Mode opératoire . 18
8 Rapport d'essai . 23
Annexe A (informative) Détermination d'une vitesse de déplacement adaptée pour établir la
valeur K à partir d'essais à vitesse de déplacement constante . 25
ISCC
Annexe B (informative) Détermination de la vitesse de propagation de la fissure . 26
Annexe C (informative) Informations sur les méthodes indirectes de mesurage de la longueur de
fissure. 27
© ISO 2003 — Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 7539-9:2003(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 7539-9 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 156, Corrosion des métaux et alliages.
L'ISO 7539 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Corrosion des métaux et
alliages — Essais de corrosion sous contrainte:
Partie 1: Guide général des méthodes d'essai
Partie 2: Préparation et utilisation des éprouvettes pour essais en flexion
Partie 3: Préparation et utilisation des éprouvettes cintrées en U
Partie 4: Préparation et utilisation des éprouvettes pour essais en traction uniaxiale
Partie 5: Préparation et utilisation des éprouvettes en forme d'anneau en C
Partie 6: Préparation et utilisation des éprouvettes préfissurées pour essais sous charge constante ou
sous déplacement constant
Partie 7: Essais à faible vitesse de déformation
Partie 8: Préparation et utilisation des éprouvettes pour évaluer les assemblages soudés
Partie 9: Préparation et utilisation des éprouvettes préfissurées pour essais sous charge croissante ou
sous déplacement croissant
iv © ISO 2003 — Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 7539-9:2003(F)
Corrosion des métaux et alliages — Essais de corrosion sous
contrainte —
Partie 9:
Préparation et utilisation des éprouvettes préfissurées pour
essais sous charge croissante ou sous déplacement croissant
1 Domaine d'application
1.1 La présente partie de I'ISO 7539 couvre les procédures de définition, de préparation et d'utilisation
d'éprouvettes préfissurées servant à évaluer la sensibilité d'un métal à la corrosion sous contrainte à l'aide
d'essais sous charge croissante ou sous déplacement croissant. Les essais effectués sous charge constante
ou sous déplacement constant font l'objet de l'ISO 7539-6.
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 7539, le terme «métal» inclut également les alliages.
1.2 Comme il est nécessaire de maintenir la plasticité en fond de fissure, les éprouvettes préfissurées ne
se prêtent pas à l'évaluation des produits minces tels que les tôles minces et les fils, et sont généralement
utilisées pour des produits plus épais tels que les tôles fortes, les barres et les pièces forgées. Elles peuvent
aussi être utilisées pour des pièces assemblées par soudage.
1.3 Les éprouvettes préfissurées peuvent être soumises à une contrainte à l'aide d'appareils exerçant une
charge ou un déplacement en croissance constante aux points d'application de charge.
1.4 Les éprouvettes préfissurées présentent l'avantage de permettre l'acquisition de données dont on peut
déduire les tailles critiques de défaut au-delà desquelles une fissuration par corrosion sous contrainte peut se
produire au niveau de pièces de géométrie connue soumises à des efforts connus. Ces éprouvettes
permettent également de déterminer la vitesse de propagation des fissures de corrosion sous contrainte.
1.5 L'essai a pour principal avantage de prendre en compte l'effet potentiel de la déformation dynamique
sur la limite de fissuration par corrosion sous contrainte.
1.6 À des taux de charge suffisamment faibles, la valeur K déterminée par cette méthode peut être
ISCC
inférieure ou égale à celle obtenue par des méthodes de charge ou de déplacement constants et peut être
déterminée plus rapidement.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 7539-1:1987, Corrosion des métaux et alliages — Essais de corrosion sous contrainte — Partie 1: Guide
général des méthodes d'essai
© ISO 2003 — Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 7539-9:2003(F)
1 )
ISO 7539-6:— , Corrosion des métaux et alliages — Essais de corrosion sous contrainte — Partie 6:
Préparation et utilisation des éprouvettes préfissurées pour essais sous charge constante ou sous
déplacement constant
2)
ISO 7539-7:— , Corrosion des métaux et alliages — Essais de corrosion sous contrainte — Partie 7: Essais
à faible vitesse de déformation
ISO 11782-2 :1998, Corrosion des métaux et alliages — Essais de fatigue-corrosion — Partie 2: Essais
d'amorce de rupture sur des éprouvettes préfissurées
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions données dans l'ISO 7539-6 ainsi que les
suivants s'appliquent.
3.1
vitesse de modification du déplacement d'ouverture de la fissure au niveau du plan de charge
V
LL
déflexion à l'accès au point de charge mesurée pendant une durée déterminée
3.2
facteur d'intensité de contrainte initiale
K
I-init
intensité de contrainte appliquée au début de la croissance mesurable de la fissure
3.3
plage du facteur d'intensité de contrainte de fatigue
∆K
f
différence algébrique entre le facteur maximal et le facteur minimal d'intensité de contrainte d'un cycle
3.4
vitesse de déplacement
(dq/dt)
vitesse de la croissance de la déflexion mesurée à l'axe du point de charge ou éloignée de la ligne de charge
4 Principe
4.1 L'utilisation d'éprouvettes préfissurées témoigne de la difficulté de garantir l'absence totale de défauts
assimilables à des fissures, introduits soit en cours de fabrication, soit en service, dans les constructions de
structures. La présence de tels défauts permet en outre de mettre en évidence une sensibilisation à la
fissuration par corrosion sous contrainte qui, dans certains matériaux (par exemple le titane), pourrait ne pas
être révélée par des essais à charge constante sur éprouvette lisse. Les principes de la mécanique de la
rupture en régime élastique linéaire permettent de quantifier la contrainte existante en front d'une fissure sur
une éprouvette ou une structure préfissurée à partir d'intensité de contrainte en régime de déformation plane.
4.2 L'essai consiste à soumettre une éprouvette, dans laquelle on a créé une fissure par fatigue à partir
d'une entaille usinée, à une charge croissante ou à un déplacement croissant dans un environnement
chimiquement agressif. Le but est de quantifier les fissures en milieu donné, en termes de facteur d'intensité
de contrainte limite, K , et de cinétique de propagation.
ISCC
1) À publier. (Révision de l'ISO 7539-6:1989)
2) À publier. (Révision de l'ISO 7539-7:1989)
2 © ISO 2003 — Tous droits réservés
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 7539-9:2003(F)
4.3 Les essais peuvent être effectués en traction ou en flexion. La caractéristique la plus importante de
l'essai est la faible vitesse de charge/déplacement appliquée.
4.4 En raison de la déformation dynamique associée à cette méthode, les données obtenues peuvent être
différentes de celles obtenues pour des éprouvettes préfissurées avec la même combinaison d'environnement
et de matériau lorsque les éprouvettes ne sont soumises qu'à des charges statiques.
4.5 Des données empiriques peuvent servir lors de la conception ou des prévisions de durée de vie, car
elles permettent d'assurer soit que les contraintes agissant sur des structures importantes ne suffiront pas à
favoriser la fissuration en environnement donné quels que soient les défauts préexistants, soit que
l'importance de la vitesse de propagation qui se produirait pendant la durée de vie calculée ou au cours de
contrôles peut être tolérée sans risque d'instabilité conduisant à la défaillance.
4.6 La fissuration due à la corrosion sous contrainte est influencée à la fois par des facteurs mécaniques et
par des facteurs électrochimiques. Ces derniers peuvent varier en fonction de la profondeur, de l'ouverture ou
de la forme de la fissure, en raison de variations de la chimie et du potentiel d'électrode du fond de fissure, et
il se peut que l'on ne puisse les décrire exclusivement au moyen du facteur d'intensité de contrainte
intervenant dans la mécanique de la rupture.
4.7 La composante mécanique comporte à la fois des contraintes appliquées et des contraintes résiduelles.
Il convient de tenir compte de l'influence possible de ces dernières tant dans les essais de laboratoire que
dans leur application à des géométries plus complexes. Des gradients de contrainte résiduelle dans une
éprouvette peuvent provoquer une propagation non uniforme de la fissure le long du front de fissure.
4.8 La valeur K est fonction de l'environnement, qui simule l'environnement en service et les conditions
ISCC
de charge.
5 Éprouvettes
5.1 Généralités
5.1.1 On peut utiliser des éprouvettes de géométrie fort différentes, du type de celles qu'on emploie pour
les essais de ténacité à la rupture. Celles qui sont le plus couramment utilisées sont décrites dans
l'ISO 7539-6. Le type d'éprouvette choisi sera fonction de la forme, de la résistance et de la sensibilité à la
fissuration par corrosion sous contrainte du matériau à essayer ainsi que de l'objectif de l'essai.
5.1.2 Il faut absolument que les dimensions de l'éprouvette soient suffisantes pour maintenir des conditions
triaxiales dominantes (régime de déformation plane), qui confinent la déformation plastique au voisinage de la
pointe de fissure. Les essais de ténacité à rupture révèlent que, pour obtenir une estimation valable de K , il
Ic
faut que la longueur de la fissure, a, et l'épaisseur, B, ne soient pas inférieures à
2
K
Ic
2,5
R
p0,2
et qu'il est recommandé de choisir des éprouvettes plus importantes dans lesquelles a et B sont au moins
égaux à
2
K
Ic
4
R
p0,2
pour obtenir un état mécanique adéquat.
© ISO 2003 — Tous droits réservés 3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 7539-9:2003(F)
Du point de vue de la mécanique de la rupture, on ne peut spécifier pour l'heure d'épaisseur minimale
conduisant à l'obtention d'une valeur invariante de K . Un environnement agressif pendant les essais de
ISCC
corrosion sous contrainte peut réduire l'ampleur de la plasticité associée à la rupture et donc les dimensions
requises pour l'éprouvette assurant la limitation de la déformation plastique. Toutefois, afin de réduire au
minimum le risque de régime mécanique inadéquat, il est recommandé de retenir des critères équivalents à
ceux observés lors des essais d'endurance à la rupture, en ce qui concerne les dimensions des éprouvettes,
c'est-à-dire qu'il faut que a et B ne soient pas inférieurs à
2
K
I
2,5
R
p0,2
et qu'il soient de préférence au moins égaux à
2
K
I
4
R
p0,2
où K est la valeur de l'intensité de contrainte à garantir pendant l'essai, en MPa/m.
I
Pour tester la validité de la première de ces expressions, il faut remplacer K par le facteur d'intensité de
I
contrainte limite déterminé de cette façon.
5.1.3 Si les éprouvettes doivent servir à déterminer K , il faut que la taille initiale de l'éprouvette résulte
ISCC
d'une estimation du K du matériau (il est préférable, dans un premier temps, de surestimer la valeur
ISCC
K et donc d'utiliser une éprouvette plus importante que celle à laquelle on finirait par aboutir). Si les
ISCC
exigences de service impliquent le recours à un matériau d'épaisseur insuffisante pour remplir les critères de
validité, il est permis d'utiliser des éprouvettes de semblable épaisseur dès lors qu'on indique clairement que
le facteur d'intensité de contrainte limite obtenu, K , ne vaut que pour l'application spécifique. Quand on
QSCC
doit déterminer les modalités de propagation des fissures de corrosion sous contrainte, en fonction du facteur
d'intensité de contrainte, il convient que la taille de l'éprouvette résulte d'une estimation de l'intensité
maximale de contrainte à laquelle on doit mesurer les vitesses de propagation de fissure.
5.1.4 Il existe un vaste choix de géométries d'éprouvettes adaptées au matériau d'essai, aux installations
disponibles et aux objectifs de l'essai. On peut utiliser deux types principaux d'éprouvettes
a) celles destinées à être chargées à l'aide d'un effort de traction;
b) celles qui sont destinées à être chargées à l'aide d'un effort de flexion.
En d'autres termes, la croissance de la fissure peut être étudiée dans des conditions de charge en traction ou
en flexion. Les éprouvettes peuvent être utilisées soit pour déterminer K en amorçant une fissure de
ISCC
corrosion sous contrainte à partir d'une fissure de fatigue existante en utilisant une série d'éprouvettes, soit
pour mesurer des vitesses de propagation de fissure. Les éprouvettes sont chargées pendant l'exposition en
milieu d'essai, ce qui permet d'éviter l'inconvénient de périodes d'incubation inutiles.
5.1.5 Les mesures de la longueur de fissure peuvent être effectuées rapidement moyennant un certain
nombre de méthodes de surveillance continues, comme la méthode de résistance électrique.
5.1.6 Les éprouvettes pour essai en flexion peuvent en principe être soumises à essai à l'aide d'un
dispositif relativement simple d'essai de poutres en porte-à-faux, mais les éprouvettes soumises à des
charges en traction nécessitent une machine d'essai de traction.
5.2 Définition de l'éprouvette
5.2.1 Les éprouvettes peuvent être soumises à des efforts de traction ou de flexion. Selon leur définition,
les éprouvettes soumises à un effort de traction peuvent subir des contraintes en fond de fissure, qui sont en
majorité des contraintes de traction (comme les tôles épaisses à fissure centrale) ou comporter une
4 © ISO 2003 — Tous droits réservés
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 7539-9:2003(F)
composante de flexion significative (comme les éprouvettes compactes pour essais de traction chargées au
niveau du front de fissure). La présence d'une contrainte de flexion significative en fond de fissure peut être
néfaste à la stabilité du parcours de propagation de la fissure pendant les essais de corrosion sous contrainte
et peut favoriser la ramification avec certains matériaux. Les éprouvettes pour essais de flexion peuvent être
chargées en trois points, quatre points ou en porte-à-faux.
5.2.2 La présence d'un infléchissement du parcours de la fissure avec tendance de la fissure à sortir du
plan de propagation peut être évitée à l'aide de rainures latérales.
5.2.3 Certaines géométries d'éprouvette présentent des avantages particuliers qui font qu'on les utilise
fréquemment pour les essais de corrosion sous contrainte sous charge croissante/déplacement croissant. On
retiendra
a) les éprouvettes compactes (CTS) pour essais en traction qui limitent au minimum les exigences en
matériel;
b) les éprouvettes de type poutre pour flexion en porte-à-faux qui sont d'un usinage aisé et permettent des
essais peu coûteux;
c) les éprouvettes en forme de C qui peuvent être usinées à partir de cylindres à parois épaisses pour
étudier la propagation radiale de fissures longitudinales.
Les Figures 1 à 3 représentent les différents types d'éprouvettes standards.
5.2.4 S'il s'avère difficile, par exemple, de maîtriser l'amorçage et/ou la propagation de la fissure de fatigue,
on peut réaliser une entaille en chevron comme le montre la Figure 4. Au besoin, son angle de dégagement
peut être porté de 90° à 120°.
5.2.5 Lorsqu'il est nécessaire de mesurer les déplacements associés à l'ouverture de fissure, des biseaux
permettant de placer les jauges de déplacement peuvent être usinés entre les lèvres de l'entaille, comme le
montre la Figure 5a). Des biseaux séparés peuvent être soit vissés, soit collés sur l'éprouvette sur les bords
opposés de l'entaille, comme le montre la Figure 5b). La Figure 6 donne les détails de réalisation d'une jauge
de déplacement d'une poutre conique.
5.3 Considérations concernant le facteur d'intensité de contrainte
5.3.1 La théorie de l'élasticité permet de démontrer que l'intensité de la contrainte, K , agissant au front
I
d'une fissure sur des éprouvettes ou des structures de géométries différentes peut être exprimée par des
équations du type
K=×Qaσ×
I
où
Q est une constante géométrique sans dimension;
σ est la contrainte appliquée, en MPa;
a est la longueur de la fissure, en mètres.
5.3.2 On peut établir la valeur K des éprouvettes de géométrie particulière en effectuant une analyse de
l
contrainte par éléments finis, ou par calcul expérimental ou théorique de la compliance de l'éprouvette.
5.3.3 On peut calculer les valeurs de K en appliquant un coefficient d'intensité de contrainte (sans
I
dimension), Y, relatif à la longueur de fissure et exprimé par a/W au moyen d'une équation du type
YP
K =
I
B W
pour les éprouvettes compactes pour essais en traction et en forme de C, où W est la largeur de l'éprouvette,
en mètres et P la charge appliquée.
© ISO 2003 — Tous droits réservés 5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 7539-9:2003(F)
5.3.4 Lorsqu'il est nécessaire d'utiliser des éprouvettes à rainures latérales pour freiner les tendances à la
ramification, on peut employer des rainures latérales peu profondes (généralement 5 % de l'épaisseur de
l'éprouvette, des deux côtés). On peut prévoir des rainures semi-circulaires ou en V à 60°, mais il convient de
noter que, même en présence de rainures latérales semi-circulaires d'une profondeur égale à 50 % de
l'épaisseur de l'éprouvette, il n'est pas toujours possible de maintenir la fissure dans le plan de propagation
voulu. En présence de rainures latérales, l'effet d'épaisseur réduite, B , sur l'intensité de la contrainte peut
n
être pris en compte en remplaçant B par BB dans l'expression ci-dessus. Il demeure que l'effet d'un
n
rainurage latéral sur le facteur d'intensité de contrainte est loin d'être connu et il convient de manier les
facteurs de correction avec précaution, notamment en présence de rainures latérales profondes.
5.3.5 Les Figures 7 à 9 proposent des solutions de Y pour les éprouvettes de géométrie courante en
matière d'essai de corrosion sous contrainte.
Dimensions en millimètres
Largeur = W
Épaisseur, B = 0,5 W
Largeur de l'entaille, N = 0,065 W maximum (si W > 25 mm) ou 1,5 mm maximum (si W u 25 mm)
Longueur effective de l'entaille, l = 0,25 W à 0,45 W
Longueur effective de la fissure, a = 0,45 W à 0,55 W
Figure 1 — Dimensions proportionnelles et tolérances des éprouvettes de type poutre pour
sollicitation en flexion en porte-à-faux
6 © ISO 2003 — Tous droits réservés
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 7539-9:2003(F)
Dimensions en millimètres
Largeur nette = W
Largeur totale, C = 1,25 W minimum
Épaisseur, B = 0,5 W
Demi-hauteur, H = 0,6 W
Diamètre de l'ouverture, D = 0,25 W
Demi-distance entre les bords extérieurs de l'ouverture, F = 1,6 D
Largeur de l'entaille, N = 0,065 W maximum
Longueur effective de l'entaille, l = 0,25 W à 0,40 W
Longueur effective de la fissure, a = 0,45 W à 0,55 W
Figure 2 — Dimensions proportionnelles et tolérances des éprouvettes compactes pour sollicitation
en traction
© ISO 2003 — Tous droits réservés 7
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 7539-9:2003(F)
Dimensions en millimètres
Largeur nette = W
Épaisseur B = 0,50 W ± 0,01 W
Distance entre l'axe des ouvertures et la tangente au rayon intérieur, X = 0,50 W ± 0,005 W
Largeur de l'entaille, N = 1,5 mm minimum (0,1 W maximum)
Profondeur de l'entaille, I = 0,3 W
Distance entre l'axe des ouvertures et la face de l'échantillon, Z = 0,25 W ± 0,01 W
Distance entre l'axe des ouvertures et la surface extérieure, T = 0,25 W ± 0,01 W
Diamètre des ouvertures, D = 0,25 W ± 0,005 W
NOTE Il convient que toutes les surfaces soient, selon le cas, perpendiculaires ou parallèles à 0,002 W TIR près, les
surfaces «E» devant être perpendiculaires aux surfaces «Y» à 0,002 W TIR près.
Figure 3 — Dimensions proportionnelles et tolérances des éprouvettes en forme de C
8 © ISO 2003 — Tous droits réservés
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 7539-9:2003(F)
Dimensions en millimètres
a
Fraisage à 60 ° de façon à obtenir une entaille dont le rayon de pied est de 0,3 au maximum, pour toutes les tailles
d'échantillon.
Figure 4 — Entaille en chevron
© ISO 2003 — Tous droits réservés 9
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 7539-9:2003(F)
a) Type collé
b) Type vissé
NOTE À condition que la résistance requise soit assurée, les biseaux ci-dessus peuvent être fixés avec du ruban
adhésif.
Figure 5 — Biseaux pour le positionnement des jauges de déplacement
10 © ISO 2003 — Tous droits réservés
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 7539-9:2003(F)
Dimensions en millimètres
a) Jauge de déplacement montée sur l'échantillon
b) Dimensions des poutres
© ISO 2003 — Tous droits réservés 11
---------------------- Page: 15 ----------------------
ISO 7539-9:2003(F)
c) Circuit de mesure du pont
a
Il convient que cette grandeur soit 3,8 fois plus grande que la longueur minimale initiale de la jauge
b
Conicité de la poutre: 0,5 à 0,8
NOTE Il convient de choisir des jauges de contrainte et des matériaux adaptés à l'environnement de l'essai.
Figure 6 — Détails des jauges coniques de déplacement en flexion
YP
K =
I
BW
3
1 a
où Y=−6, 21 1+ dans le cas où S = 1,5 W
3
W
a
1−
W
NOTE Cette expression a été obtenue à l'origine en combinant les techniques d'analyse de contrainte et de
compliance; bien que son exactitude et ses limites de validité ne soient pas bien définies, elle est utilisée sur la plage
a
0,2 u u 0,6. Pour plus de fiabilité, il est recommandé d'utiliser un étalonnage empirique de la compliance.
W
Figure 7 — Expression de l'intensité de contrainte pour les éprouvettes de type poutre pour
sollicitation en flexion en porte-à-faux
12 © ISO 2003 — Tous droits réservés
---------------------- Page: 16 ----------------------
ISO 7539-9:2003(F)
YP
K =
I
BW
a
2 +
23 4
aa a a
W
où Y= 0,886+ 4,64−+−13,32 14,72 5,6
3
WW W W
a
1−
W
a
NOTE Cette expression est jugée précise à ± 0,5 % sur la plage 0,2 u u 1,0.
W
Figure 8 — Expression de l'intensité de contrainte pour les éprouvettes compactes pour sollicitation
en traction
© ISO 2003 — Tous droits réservés 13
---------------------- Page: 17 ----------------------
ISO 7539-9:2003(F)
YP
K =
I
B W
35 7 9
r
aa a a aX a a
1
où Y=−18,23 106,2+ 397,7− 582,0 369,1× 1+ 1,54+ 0,5× 1+ 0,221− 1−
WW W W WW W W r
2
a
NOTE Cette expression est jugée précise à ± 1 % sur la plage 0,45 u u 0,55. Cependant, elle est utilisable sur
W
a r
X
1
la plage plus large 0,3 u u 0,7 lorsque 0 u u 0,7 et 0 u u 1, auquel cas l'exactitude est supposée précise à
W
W r
2
2 %.
Figure 9 — Expression de l'intensité de contrainte pour les éprouvettes en forme de C
5.4 Préparation des éprouvettes
5.4.1 Les contraintes résiduelles peuvent avoir une influence sur la fissuration par corrosion sous contrainte.
L'effet peut être important lorsque les éprouvettes sont prélevées dans un matériau où une relaxation
complète de contrainte est impossible, comme les assemblages soudés, les matériaux trempés et les formes
complexes forgées ou extrudées. Les contraintes surimposées à la contrainte appliquée peuvent amener le
facteur d'intensité de contrainte local en fond de fissure à différer de celui calculé seulement à partir de
charges appliquées de l'extérieur. La présence d'une contrainte résiduelle importante se manifeste souvent
sous la forme d'une propagation irrégulière de la fissure, c'est-à-dire qu'une courbure excessive du front de
fissure ou une fissure hors du plan de propagation atteste en général de la présence de contraintes
résiduelles affectant le comportement. Il est donc souhaitable de mesurer la contrainte résiduelle.
5.4.2 Si possible, usiner les éprouvettes ayant l'orientation requise (voir Figure 10) après traitement
ther
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.